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イオンビームによる表面処理方法および表面処理装置 コモンズ

国内特許コード P06S000035
整理番号 216
掲載日 2007年1月12日
出願番号 特願2005-506500
登録番号 特許第4006531号
出願日 平成16年5月28日(2004.5.28)
登録日 平成19年9月7日(2007.9.7)
国際出願番号 JP2004007360
国際公開番号 WO2004107425
国際出願日 平成16年5月28日(2004.5.28)
国際公開日 平成16年12月9日(2004.12.9)
優先権データ
  • 特願2003-151607 (2003.5.28) JP
発明者
  • 高岡 義寛
出願人
  • 学校法人京都大学
発明の名称 イオンビームによる表面処理方法および表面処理装置 コモンズ
発明の概要

本発明の表面処理方法は、常温常圧で液体の物質をイオン化して形成したイオンビームを基材表面に照射することを特徴とする。本発明の表面処理装置は、常温及び常圧で液体の物質のクラスターを生成するための真空容器であるソースチャンバ(1)、ソースチャンバ(1)で生成されたクラスターを小さい開口を有するスキマー(10)を通過させて細いビーム状にするための真空容器である差動排気チャンバー(2)、形成されたクラスタビームをイオン化し、質量分離によって構成分子数が選別されたクラスターイオンビームを基板表面に照射するための真空容器であるターゲットチャンバー(3)を基本構成とする。

従来技術、競合技術の概要
【0002】
従来から、半導体基板をはじめとする各種の基材の表面清浄化や表面加工を行う方法として、イオンビームを用いた表面処理方法が知られているが、従来の方法では、常温および常圧で固体や気体の物質をイオン発生源の材料として利用している。
この場合、例えば、常温および常圧で気体の物質の単原子や単分子のイオンで形成されたイオンビームを基材表面に照射することで表面清浄化を行う際には、基材表面に入射するイオンの入射エネルギーが100eV以下では基材に流入するイオン電流が極端に少なくなるため、入射エネルギーを数keVと高くして行わなければならない。そのため、入射エネルギーが高すぎて基材表面に欠陥を発生させたり、入射したイオンが基材表面に注入されて不純物原子となったりして、清浄な基材表面が得られないといった問題がある。また、多原子で構成された分子のイオンで形成されたイオンビームを数keVという高い入射エネルギーで基材表面に照射した場合、イオンが基材表面に衝突することによって分子の崩壊が生じ、分子の性質を失うことでその性質を利用した表面清浄化を効率よく行うことができないといった問題がある。
そこで以上のような問題を解消する方法として、塊状原子集団や塊状分子集団であるクラスターをイオン化して形成したクラスターイオンビームを用いた表面処理方法が提案され、例えば、特許文献1には、常温および常圧で気体の物質をイオン発生源の材料として利用したガスクラスターイオンビームによる基材表面への薄膜形成方法が記載されている。
【0003】
しかしながら、これまでに常温および常圧で液体の物質をイオン発生源の材料とするイオンビームを用いた表面処理方法の報告はない。常温および常圧で液体の物質のイオンの用途としては、微量成分の質量分析等のごく限られたものしか知られておらず、このような用途においては、ターゲットに流入するイオン電流は極めて少なく、イオンはビーム状に形成する必要がない。従って、このような用途の延長線上において、常温および常圧で液体の物質のイオンを利用して基材の表面処理を行うことはできない。
常温および常圧で液体の物質を用いて湿式によって基材表面を清浄化やエッチングする方法はよく知られているところである。例えば、油脂や埃等を除去して表面を清浄化する場合にはアルコール溶液等が用いられる。また、基材表面に存在する酸化物を除去する場合には酸性溶液が用いられる。しかしながら、後者の場合には、基材表面への酸性溶液の残留は基材の腐食等を招くことからこれを除去する必要があり、そのため、基材表面をさらに純水で洗浄するといった操作を行わなければならず煩雑である。また、いずれの場合であっても、清浄化された基材表面の化学的性質は安定性に優れるとは言い難いものである。従って、時間をかけて清浄化しても、大気中の酸素や埃等の吸着によって再び汚染されるといった問題がある。
【特許文献1】
特開2003-13208号公報
産業上の利用分野
【0001】
本発明は、常温および常圧で液体の物質を用いた、これまでにない基材の表面清浄化や表面加工を行うための表面処理方法および表面処理装置に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 常温および常圧で液体の物質としてのアルコールまたはアセトンを真空容器であるソースチャンバーの内部に設けた液体ソース内で加熱して高圧蒸気とし、これを真空中に噴射することで生成する塊状分子集団であるクラスターをイオン化して形成したクラスターイオンビームを基材表面に照射することを特徴とする表面処理方法。
【請求項2】 基材表面に入射するイオンの入射エネルギーを制御することを特徴とする請求項1記載の表面処理方法。
【請求項3】 質量分離によって構成分子数を選別したクラスターイオンビームを加速電圧の印加によって加速して基材表面に照射することを特徴とする請求項1記載の表面処理方法。
【請求項4】 常温および常圧で液体の物質としてのアルコールまたはアセトンを真空容器であるソースチャンバーの内部に設けた液体ソース内で加熱して高圧蒸気とし、これを真空中に噴射することで生成する塊状分子集団であるクラスターをイオン化して形成したクラスターイオンビームを基材表面に照射する手段を備えてなることを特徴とする表面処理装置。
【請求項5】 基材に流入するイオン電流を正確に測定することができる構成のファラデーカップの内部に基材を装着するようにしたことを特徴とする請求項記載の表面処理装置。
【請求項6】 常温および常圧で液体の物質を液体ソース内で加熱して得た高圧蒸気を小孔から真空中に噴射させることで断熱膨張によってクラスターが生成するようにしたことを特徴とする請求項記載の表面処理装置。
【請求項7】 小孔がノズル形状であることを特徴とする請求項記載の表面処理装置。
【請求項8】 生成したクラスターのイオン化を電子衝撃によって行うようにしたことを特徴とする請求項記載の表面処理装置。
【請求項9】 クラスターイオンビームが減速電界法による質量分離によって構成分子数を選別したものであることを特徴とする請求項記載の表面処理装置。
【請求項10】 基材表面に入射するイオンの入射エネルギーを制御するようにしたことを特徴とする請求項記載の表面処理装置。
産業区分
  • 衛生設備
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005506500thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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